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如何選擇位置和位移傳感器

時間:2021-07-22
摘要:選擇位置傳感器時的驅動因素包括激勵、濾波、環境,以及測量距離的條件是直線方向上無遮擋物還是直接的物理連接。雖然我們應盡量選用契合需求的傳感器,但實際上并沒有萬能的傳感器類型,正如壓力和力的測量一樣。由于位置傳感器的發展已經較為成熟,因此偏好和應用這
選擇位置傳感器時的驅動因素包括激勵、濾波、環境,以及測量距離的條件是直線方向上無遮擋物還是直接的物理連接。雖然我們應盡量選用契合需求的傳感器,但實際上并沒有萬能的傳感器類型,正如壓力和力的測量一樣。由于位置傳感器的發展已經較為成熟,因此偏好和應用這兩個因素都會影響此決策。

常見的位置傳感器

霍爾效應傳感器

 
使用霍爾效應傳感器時,如果某個對象按下了按鈕,則可以確定該對象存在。這種傳感器要么處于“開”的狀態(相應對象正在觸摸按鈕),要么處于“關”的狀態(對象可能在任何地方)。霍爾效應傳感器被用于鍵盤,甚至在機器人拳擊比賽中用于確定何時受到打擊。當按鈕處于“關”的狀態時,此類傳感器不提供有關對象距離傳感器多遠的測量信息,但對于不需要非常詳細的位置信息的應用,此類傳感器將會非常有效。
 
 

電位器

 
電位器將使用滑動觸點來形成一個用于測量位置的可調分壓器。雖然電位器會對所連接的系統產生輕微的拉力,但它比其他位置傳感器要便宜,而且可以提供很高的準確度。
 
 

光電編碼器

 
另一種常見的位置傳感器是光電編碼器,可分為線性和旋轉兩種類型。此類器件可以快速、準確地確定速度、方向和位置。顧名思義,光電編碼器使用光來確定位置。一系列條紋形長條會將通過計數來測量的距離分割成多個部分。計數越多,準確度越高。一些計數多達3萬的旋轉光電編碼器可提供超高的準確度。此外,此類編碼器響應迅速,因此是許多運動控制型應用的理想選擇。如果有物理部件(如電位器)連接到系統的傳感器,則會為系統部件的移動帶來少量阻力。而編碼器幾乎不會在它們移動時產生任何摩擦,且非常輕便。但是,有幾個重要項目增加了其成本:在惡劣或多塵的環境中,它們需要配備密封件才能正常使用;在高準確度應用中,為了避免在集成到產品中時出現錯位,它們需要自配軸承。
 
 

LVDT

 
LVDT及其旋轉型對等產品(RVDT)使用磁感應來確定位置。它們堅固耐用,因此均可用于工業和航空航天應用。兩者都需要信號調理,這增加了成本。此外,此類傳感器必須在笨重且昂貴的封裝內準確對齊,并包含制造成本高昂的繞線線圈。除了成本之外,它們還以其高精確度而聞名。
 
 

渦電流傳感器

 
渦電流傳感器價格適中,使用磁場來確定位置。在需要非常詳細的定位信息或傳感器與目標之間存在較大間隙的應用中,這些傳感器并不多見。此類傳感器更適合在裝配線上使用,可以安裝在合理固定的機械結構上,測量附近移動的機械或產品。要獲得更精確的定位信息,請改用光接近傳感器。
 
 

反射光接近傳感器

 
反射光接近傳感器利用光束往返于反射目標的傳播時間來確定距離。此類傳感器響應迅速,在傳感器和目標之間存在較大間隙的應用中表現非常出色。此類傳感器需要在直線方向上無遮擋物,且準確度和質量將直接影響其價格。
 

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